JP3790178B2 - Intra / inter determination method in video encoding, video encoding apparatus, video encoding program, and recording medium for the program - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
映像符号化において,符号化対象マクロブロックを,他のマクロブロックからの予測を伴なわないイントラマクロブロック,あるいは他のマクロブロックからの予測を伴なうインターマクロブロックのどちらで符号化を行うかの判定は,画質に与える影響を考慮した上で判定することが望ましい。
【0002】
本発明は,映像符号化の符号化制御に係わり,特に符号化対象マクロブロックがイントラマクロブロック,インターマクロブロックのどちらで符号化すべきであるかを判定する映像符号化におけるマクロブロックの色差SADによる映像符号化におけるイントラ・インター判定方法,映像符号化装置,映像符号化プログラムおよびそのプログラムの記録媒体に関する。
【0003】
【従来の技術】
映像符号化の国際標準であるMPEG−4で規定されている検証モデルver.16(VM16)の符号化制御において,P−VOP内の符号化対象マクロブロックをイントラマクロブロック,インターマクロブロックのいずれの型(モード)で符号化するかを判定するイントラ・インター判定では,該符号化対象マクロブロックをイントラマクロブロックとして符号化した場合の予測発生符号量として,該符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値YのMAD(マクロブロック内の画素値の平均値と各画素値の差分の絶対値総和)を用い,インターマクロブロックとして符号化した場合の予測発生符号量として,画素の輝度値YのSAD(あらかじめ算出した動きベクトルにより作成した予測画像と原画像の画素値の差分の絶対値総和)を用い,これらの値の大小比較によって,予測発生符号量が小さい方の型を採用していた。
【0004】
図4は従来のイントラ・インター判定方法の例を説明する図である。従来の映像符号化におけるイントラ・インター判定部60では,輝度値判定手段11によって,入力のP−VOPの符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値YのMADと,輝度値YのSADとの大小比較処理を行い,輝度値YのMADが輝度値YのSADよりも小さい値をとる場合,具体的には輝度値YのMADの値Ay が,輝度値YのSADの値SADinter から所定の値2*NB を引いたものより小さい場合には,該符号化対象マクロブロックをイントラマクロブロックと判定し,それ以外の場合には,インターマクロブロックと判定する。
【0005】
なお,「MPEG−4」,「VM16」,「P−VOP」,「マクロブロック」,「イントラマクロブロック」,「インターマクロブロック」,「イントラ・インター判定」,「動きベクトル」,「MAD」,「SAD」については,次の文献1,2に記載されている。
・文献1:「“MPEG−4のすべて”,pp.37−116,三木弼一著,工業調査会」。
・文献2:「“ISO/IEC JTC1/SC29/WG11:MPEG−4Video Verification Model version 16.0”,Shigeru Fukunaga 他,pp.48−50,March,2000」。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
MPEGの一般的な符号化方式において,人間は色に敏感でないことを利用して色差情報を削減する手段が多く用いられている。本発明が対象としている映像符号化方式の一つであるMPEG−4では,色差情報を縦方向と横方向に半分ずつ削減しているため,色差情報の情報量は輝度情報の情報量の1/4となっている。したがって,全体の発生符号量に大きく影響がある情報は,輝度情報であるといえる。
【0007】
従来のマクロブロックのイントラ・インター判定では,イントラマクロブロックとして符号化した場合とインターマクロブロックで符号化した場合の予測発生符号量の大小比較によってモードを決定しており,上述のように発生符号量の予測には,情報量が多い輝度値だけが利用されていた。
【0008】
したがって,図4で説明したような従来方法によってイントラ・インター判定を行うと,色差値の誤差が大きくなってしまう場合でも,このことが全く考慮されず,輝度値情報のみによる判定によってインター判定されてしまうことがあり,視覚的に色の貼りつきが残ってしまうという現象が多くみられた。
【0009】
すなわち,従来技術による判定方法の問題点として,例えば動きベクトルが適切に算出されなかった場合において,さらに輝度値YのSADが小さい値となってしまうような場合には,イントラ・インター判定では,インターマクロブロックとして判定されてしまうため,実際には二つの色差値U,Vのいずれかの値の差が,色の貼りつきとして画面内に残ってしまう現象が挙げられる。これは画面内を色差値U,Vのいずれかの値を多く含む物体が激しく動き回るような映像によく起こる現象である。
【0010】
このようなマクロブロックに対しては,イントラマクロブロックとして符号化を行う必要があるが,従来の判定方法では,輝度値Yのみを利用した判定のために,このような現象を回避することはできなかった。
【0011】
本発明の目的は,映像の符号化において,色の貼りつき現象を抑えるための,マクロブロックのイントラ・インター判定を行うことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は,上記課題を解決するため,符号化対象マクロブロックのイントラ・インター判定の際に,輝度値YのMADと輝度値YのSADの判定に対して,さらに該符号化対象マクロブロック内の二つの色差値U,Vにおいて,MAD,SADを算出し,再度イントラ・インター判定する処理を追加する。
【0013】
すなわち,前記従来のイントラ・インター判定において,インターマクロブロックに判定した該符号化対象マクロブロックに対して,さらに該符号化対象マクロブロック内の二つ色差値U,VにおいてMAD,SADをそれぞれ算出し,大小比較を行う。いずれかのSADから重みづけ係数を引いた値がMADよりも大きい値となる場合には,該符号化対象マクロブロックの予測の誤差が大きいとみなし,イントラマクロブロックに再判定する処理を追加する。
【0014】
従来の技術とは,マクロブロックのイントラ・インター判定にマクロブロック内の画素の輝度値Yによる判定に加えて,二つの色差値U,Vを判定に利用する点が大きく異なる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に,本発明の実施の形態を示す。図1は本発明の実施の形態の原理構成を示す図であって,10は映像符号化においてマクロブロックをイントラマクロブロックとして符号化するかインターマクロブロックとして符号化するかを判定するイントラ・インター判定部,11は輝度値判定手段,12は色差値判定手段を表す。
【0016】
輝度値判定手段11は,図4に示す従来のイントラ・インター判定部60のうちの輝度値判定手段61と同様であり,入力のP−VOPの符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値YのMADと,輝度値YのSADとの大小比較処理を行う。
【0017】
輝度値YのMADが輝度値YのSADよりも小さい値をとる場合,具体的には輝度値YのMADの値Ay が,輝度値YのSADの値SADinter から所定の値2*NB を引いたものより小さい場合には,該符号化対象マクロブロックをイントラマクロブロックと判定し,イントラ・インター判定処理を終了し,それ以外の場合には,色差値判定手段12へと処理を受け渡す。
【0018】
色差値判定手段12では,該符号化対象マクロブロック内の画素の色差値UのSADと色差値UのMADの大小比較処理,色差値VのSADと色差値VのMADの大小比較処理を行う。色差値UのSADの値SADu から重みづけ係数OMを引いた値が色差値UのMADの値Au よりも大きい値をとる場合,もしくは,該色差値VのSADの値SADv から重みづけ係数OMを引いた値が色差値VのMADの値Av よりも大きい場合には,該符号化対象マクロブロックをイントラマクロブロックと判定し,それ以外の場合にはインターマクロブロックと判定して,イントラ・インター判定処理を終了する。
【0019】
なお,上記NB および重みづけ係数OMは,あらかじめ各種のサンプル画像を用いた実験などにより適切な値を決めるようにする。上記の例において,R,G,Bの信号と,輝度信号Y,色差信号U,Vとの関係式は,以下のとおりである(ITU−R BT Rec.601参照)。
【0020】
Y=0.299R+0.587G+0.114B
U=R−Y= 0.701R−0.587G−0.114B
V=B−Y=−0.299R−0.587G+0.886B
図2は,本発明を適用したMPEG−4の符号器のブロック図であり,図3は,その処理フロー図である。図2において,10はイントラ・インター判定部,20はDCT・量子化処理部,30は逆量子化・IDCT処理部,40はフレームメモリ格納部,50は動き補償処理部である。
【0021】
以下,図2および図3に従って,本発明の適用例を説明する。ステップS1では,入力画像に対してフレームタイプがI−VOPであるか否かを判定する。フレームタイプがI−VOPであればステップS5へ進み,DCT・量子化処理部20によるイントラマクロブロック符号化処理(DCT処理,量子化処理)を行い,フレームタイプがI−VOPでなければステップS2へ進む。
【0022】
ステップS2では,フレームタイプがP−VOPであるか否かを判定し,P−VOPではなく,B−VOPであれば,ステップS4へ進む。フレームタイプがP−VOPであれば,ステップS3においてイントラ・インター判定部10によるイントラ・インター判定処理を行う。ここでは,図1で説明したイントラ・インター判定処理が行われ,判定結果がインターマクロブロックであれば,ステップS4においてDCT・量子化処理部20によるインターマクロブロック符号化処理(DCT処理,量子化処理)を行う。判定結果がイントラマクロブロックであれば,ステップS5においてDCT・量子化処理部20によるイントラマクロブロック符号化処理(DCT処理,量子化処理)を行う。
【0023】
各符号化処理によって生成された符号化データは,ステップS6において,逆量子化・IDCT処理部30による逆量子化処理,IDCT処理が行なわれ,ステップS7において,フレームメモリ格納部40によりフレームメモリに格納され,ステップS8において,動き補償処理部50による動き補償の処理が行われて,次フレーム以降の処理に再利用される。
【0024】
以上の処理は,専用のプロセッサやハードウェア回路によって実現できるほか,汎用コンピュータとソフトウェアプログラムとによって実現することもでき,そのプログラムは,コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモリ,半導体メモリ,ハードディスク等の適当な記録媒体に格納して,そこから読み出すことによりコンピュータに実行させることができる。また,そのプログラムは通信回線を経由して他のコンピュータからダウンロードすることができ,それをインストールして実行させることもできる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明によれば,マクロブロック内の画素の二つの色差値U,Vを利用したイントラ・インター判定処理によって,動きベクトルが正しく算出されなかった場合に起こる色の貼りつき現象を回避することが可能となり,画質の劣化を大きく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の原理構成を示す図である。
【図2】本発明を適用したMPEG−4の符号器のブロック図である。
【図3】本発明を適用したMPEG−4の符号器の処理フロー図である。
【図4】従来のイントラ・インター判定方法の例を説明する図である。
【符号の説明】
10,60 イントラ・インター判定部
11,61 輝度値判定手段
12 色差値判定手段
20 DCT・量子化処理部
30 逆量子化・IDCT処理部
40 フレームメモリ格納部
50 動き補償処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In video coding, whether to encode a macroblock to be encoded as an intra macroblock without prediction from another macroblock or an inter macroblock with prediction from another macroblock This determination should be made in consideration of the effect on image quality.
[0002]
The present invention relates to coding control of video coding, and in particular, by color difference SAD of a macroblock in video coding for determining whether a macroblock to be coded should be coded with an intra macroblock or an inter macroblock. The present invention relates to an intra / inter determination method in video encoding, a video encoding device, a video encoding program, and a recording medium for the program.
[0003]
[Prior art]
A verification model ver. Stipulated in MPEG-4, an international standard for video coding. 16 (VM16) encoding control, the intra / inter determination for determining whether the encoding target macroblock in the P-VOP is encoded as an intra macroblock or an inter macroblock (mode) As the prediction generated code amount when the encoding target macroblock is encoded as the intra macroblock, the MAD of the luminance value Y of the pixel in the encoding target macroblock (the average value of the pixel values in the macroblock and each pixel value) The sum of the absolute values of the difference between the two values is used as a predicted generated code amount when encoded as an inter-macroblock, and the SAD of the luminance value Y of the pixel (the predicted image created from the motion vector calculated in advance and the pixel value of the original image) The sum of the absolute values of the differences is used, and the type with the smaller predicted code amount is used by comparing the values. Which was.
[0004]
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a conventional intra / inter determination method. In the intra / inter determination unit 60 in the conventional video encoding, the luminance
[0005]
“MPEG-4”, “VM16”, “P-VOP”, “macroblock”, “intra macroblock”, “intermacroblock”, “intra / inter determination”, “motion vector”, “MAD” , “SAD” is described in the following
Reference 1: “All about MPEG-4”, pp. 37-116, written by Junichi Miki, Industrial Research Committee.
Reference 2: “ISO / IEC JTC1 / SC29 / WG11: MPEG-4 Video Verification Model version 16.0”, Shigeru Fukunaga et al., Pp. 48-50, March, 2000 ”.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In a general MPEG encoding system, many means are used to reduce color difference information by utilizing the fact that humans are not sensitive to color. In MPEG-4, which is one of the video encoding systems targeted by the present invention, the color difference information is reduced by half in the vertical and horizontal directions, so the information amount of the color difference information is one of the information amount of the luminance information. / 4. Therefore, it can be said that the information that greatly affects the generated code amount is luminance information.
[0007]
In the conventional intra / inter determination of macroblocks, the mode is determined by comparing the size of the predicted generated code when encoded as an intramacroblock and when encoded with an intermacroblock. Only luminance values with a large amount of information were used to predict the amount.
[0008]
Therefore, when intra / inter determination is performed by the conventional method described with reference to FIG. 4, even if the error of the color difference value becomes large, this is not taken into consideration at all, and the inter determination is made only by the determination based on the luminance value information. In many cases, the sticking of color remains visually.
[0009]
That is, as a problem of the determination method according to the prior art, for example, when the motion vector is not properly calculated and the SAD of the luminance value Y becomes a smaller value, in the intra / inter determination, Since it is determined as an inter-macroblock, there is actually a phenomenon in which the difference between one of the two color difference values U and V remains in the screen as a color sticking. This is a phenomenon that often occurs in an image in which an object including many of the color difference values U and V moves violently in the screen.
[0010]
Such a macroblock needs to be encoded as an intra macroblock. However, in the conventional determination method, such a phenomenon cannot be avoided for determination using only the luminance value Y. could not.
[0011]
An object of the present invention is to perform intra / inter determination of a macroblock in order to suppress a color sticking phenomenon in video coding.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention further provides a method for determining the MAD of the luminance value Y and the SAD of the luminance value Y in the intra / inter determination of the encoding target macroblock. In the two color difference values U and V, MAD and SAD are calculated, and processing for intra / inter determination is added again.
[0013]
That is, in the conventional intra / inter determination, MAD and SAD are further calculated for the two color difference values U and V in the encoding target macroblock for the encoding target macroblock determined as the inter macroblock. Compare the size. When the value obtained by subtracting the weighting coefficient from any of the SADs is larger than MAD, the prediction error of the encoding target macroblock is considered to be large, and processing for re-determination is added to the intra macroblock. .
[0014]
It differs greatly from the prior art in that the two color difference values U and V are used for the determination in addition to the determination by the luminance value Y of the pixel in the macroblock for the intra / inter determination of the macroblock.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0016]
The luminance
[0017]
When the MAD of the luminance value Y is smaller than the SAD of the luminance value Y, specifically, the MAD value A y of the luminance value Y is a
[0018]
The color difference value determination means 12 performs a size comparison process between the SAD of the color difference value U and the MAD of the color difference value U, and a size comparison process of the SAD of the color difference value V and the MAD of the color difference value V in the encoding target macroblock. . When the value obtained by subtracting the weighting coefficient OM from the SAD value SAD u of the color difference value U is larger than the MAD value A u of the color difference value U, or the weight from the SAD value SAD v of the color difference value V If the value obtained by subtracting the coefficient OM association is greater than the value a v of MAD chrominance value V is a the coding target macroblock is determined that the intra-macro block, determines that inter macroblock otherwise Then, the intra / inter determination process is terminated.
[0019]
Incidentally, the N B and weighting coefficients OM is such determine the appropriate value by an experiment using a pre various sample images. In the above example, the relational expression between the R, G, and B signals, the luminance signal Y, and the color difference signals U and V is as follows (see ITU-R BT Rec. 601).
[0020]
Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
U = R−Y = 0.701R−0.587G−0.114B
V = B−Y = −0.299R−0.587G + 0.886B
FIG. 2 is a block diagram of an MPEG-4 encoder to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a processing flow diagram thereof. In FIG. 2, 10 is an intra / inter determination unit, 20 is a DCT / quantization processing unit, 30 is an inverse quantization / IDCT processing unit, 40 is a frame memory storage unit, and 50 is a motion compensation processing unit.
[0021]
Hereinafter, application examples of the present invention will be described with reference to FIGS. In step S1, it is determined whether or not the frame type is I-VOP for the input image. If the frame type is I-VOP, the process proceeds to step S5, and intra macroblock encoding processing (DCT processing, quantization processing) by the DCT /
[0022]
In step S2, it is determined whether or not the frame type is P-VOP. If it is not P-VOP but B-VOP, the process proceeds to step S4. If the frame type is P-VOP, intra / inter determination processing by the intra /
[0023]
The encoded data generated by each encoding process is subjected to an inverse quantization process and an IDCT process by the inverse quantization /
[0024]
The above processing can be realized by a dedicated processor or hardware circuit, and can also be realized by a general-purpose computer and a software program, such as a computer-readable portable medium memory, semiconductor memory, hard disk, etc. It can be executed by a computer by storing it in an appropriate recording medium and reading it from there. The program can be downloaded from another computer via a communication line, and can be installed and executed.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the color sticking that occurs when the motion vector is not correctly calculated by the intra / inter determination process using the two color difference values U and V of the pixels in the macroblock. This makes it possible to avoid the phenomenon and greatly suppress the deterioration of image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a principle configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an MPEG-4 encoder to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a processing flowchart of an MPEG-4 encoder to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a conventional intra / inter determination method;
[Explanation of symbols]
10, 60 Intra /
Claims (4)
符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値Yによるイントラ・インター判定で,インターマクロブロックと判定されたマクロブロックに対して,さらに該マクロブロック内の画素の二つの色差値U,Vにおいて,SAD,MADをそれぞれ算出し,いずれかのSADより所定の重みづけ係数を引いた値が,対応する前記色差値のMADよりも大きい値となった場合に,該マクロブロックをイントラマクロブロックと判定し直す
ことを特徴とする映像符号化におけるイントラ・インター判定方法。An intra / inter determination method for determining whether a macro block is encoded as an intra macro block or an inter macro block in video encoding,
With respect to a macroblock that is determined to be an inter macroblock by the intra / inter determination based on the luminance value Y of the pixel in the encoding target macroblock, SAD is further used for two color difference values U and V of the pixel in the macroblock. , MAD is calculated, and when a value obtained by subtracting a predetermined weighting coefficient from any of the SADs is larger than the corresponding MAD of the color difference value, the macroblock is determined to be an intra macroblock. An intra / inter determination method in video coding characterized by correcting.
前記イントラ・インター判定部は,
符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値Yによるイントラ・インター判定を行う輝度値判定手段と,
前記輝度値判定手段によりインターマクロブロックと判定されたマクロブロックに対して,さらに該マクロブロック内の画素の二つの色差値U,Vにおいて,SAD,MADをそれぞれ算出し,いずれかのSADより所定の重みづけ係数を引いた値が,対応する前記色差値のMADよりも大きい値となった場合に,該マクロブロックをイントラマクロブロックと判定する色差値判定手段とを備える
ことを特徴とする映像符号化装置。In a video encoding device having an intra / inter determination unit that determines whether a macro block is encoded as an intra macro block or an inter macro block in video encoding,
The intra / inter determination unit
Luminance value determining means for performing intra / inter determination based on the luminance value Y of the pixel in the encoding target macroblock;
SAD and MAD are calculated for each of the two color difference values U and V of the pixels in the macro block for the macro block determined to be an inter macro block by the luminance value determination means, and predetermined from either SAD. And a color difference value determining means for determining that the macroblock is an intra macroblock when the value obtained by subtracting the weighting coefficient of the image is larger than the MAD of the corresponding color difference value. Encoding device.
符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値Yによりイントラ・インター判定を行う処理と,
前記イントラ・インター判定によりインターマクロブロックと判定されたマクロブロックに対して,さらに該マクロブロック内の画素の二つの色差値U,Vにおいて,SAD,MADをそれぞれ算出する処理と,
前記算出結果にもとづき,いずれかのSADから所定の重みづけ係数を引いた値が,対応する前記色差値のMADよりも大きい値となった場合に,該マクロブロックをイントラマクロブロックと判定し直す処理とを,
コンピュータに実行させるための映像符号化プログラム。A program for determining by a computer whether a macro block is encoded as an intra macro block or an inter macro block in video encoding,
A process of performing intra / inter determination based on the luminance value Y of the pixel in the encoding target macroblock;
A process of calculating SAD and MAD for the two color difference values U and V of the pixels in the macroblock for the macroblock determined as the inter macroblock by the intra / inter determination;
Based on the calculation result, when a value obtained by subtracting a predetermined weighting coefficient from any one of the SADs is larger than the corresponding MAD of the color difference value, the macroblock is determined again as an intra macroblock. Processing,
A video encoding program to be executed by a computer.
符号化対象マクロブロック内の画素の輝度値Yによりイントラ・インター判定を行う処理と,
前記イントラ・インター判定によりインターマクロブロックと判定されたマクロブロックに対して,さらに該マクロブロック内の画素の二つの色差値U,Vにおいて,SAD,MADをそれぞれ算出する処理と,
前記算出結果にもとづき,いずれかのSADから所定の重みづけ係数を引いた値が,対応する前記色差値のMADよりも大きい値となった場合に,該マクロブロックをイントラマクロブロックと判定し直す処理とを,
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
ことを特徴とする映像符号化プログラムの記録媒体。A recording medium recording a program for determining by a computer whether to encode a macro block as an intra macro block or an inter macro block in video encoding,
A process of performing intra / inter determination based on the luminance value Y of the pixel in the encoding target macroblock;
A process of calculating SAD and MAD for the two color difference values U and V of the pixels in the macroblock for the macroblock determined as the inter macroblock by the intra / inter determination;
Based on the calculation result, when a value obtained by subtracting a predetermined weighting coefficient from any one of the SADs is larger than the corresponding MAD of the color difference value, the macroblock is determined again as an intra macroblock. Processing,
A recording medium for a video encoding program, wherein a program for causing a computer to execute is recorded.
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